論文の概要: Understanding the Security Benefits and Overheads of Emerging Industry Solutions to DRAM Read Disturbance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19094v1
• Date: Thu, 27 Jun 2024 11:22:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-28 14:27:46.519736
• Title: Understanding the Security Benefits and Overheads of Emerging Industry Solutions to DRAM Read Disturbance
• Title（参考訳）: DRAM読み取り障害に対する新興産業ソリューションのセキュリティ上のメリットとオーバヘッドの理解
• Authors: Oğuzhan Canpolat, A. Giray Yağlıkçı, Geraldo F. Oliveira, Ataberk Olgun, Oğuz Ergin, Onur Mutlu,
• Abstract要約: JEDEC DDR5仕様の2024年4月のアップデートで記述されているPRAC(Per Row Activation Counting)緩和法。 バックオフ信号はDRAMチップからメモリコントローラに伝搬する。 RFMコマンドは定期的に発行され、RAMのオーバーヘッドは減少する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.637143975465625
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present the first rigorous security, performance, energy, and cost analyses of the state-of-the-art on-DRAM-die read disturbance mitigation method, Per Row Activation Counting (PRAC), described in JEDEC DDR5 specification's April 2024 update. Unlike prior state-of-the-art that advises the memory controller to periodically issue refresh management (RFM) commands, which provides the DRAM chip with time to perform refreshes, PRAC introduces a new back-off signal. PRAC's back-off signal propagates from the DRAM chip to the memory controller and forces the memory controller to 1) stop serving requests and 2) issue RFM commands. As a result, RFM commands are issued when needed as opposed to periodically, reducing RFM's overheads. We analyze PRAC in four steps. First, we define an adversarial access pattern that represents the worst-case for PRAC's security. Second, we investigate PRAC's configurations and security implications. Our analyses show that PRAC can be configured for secure operation as long as no bitflip occurs before accessing a memory location 10 times. Third, we evaluate the performance impact of PRAC and compare it against prior works using Ramulator 2.0. Our analysis shows that while PRAC incurs less than 13.4% performance overhead for today's DRAM chips, its performance overheads can reach up to 63.2% for future DRAM chips that are more vulnerable to read disturbance bitflips. Fourth, we define an availability adversarial access pattern that exacerbates PRAC's performance overhead to perform a memory performance attack, demonstrating that such an adversarial pattern can hog up to 79% of DRAM throughput and degrade system throughput by up to 65%. We discuss PRAC's implications on future systems and foreshadow future research directions. To aid future research, we open-source our implementations and scripts at https://github.com/CMU-SAFARI/ramulator2.
• Abstract（参考訳）: JEDEC DDR5仕様の2024年4月のアップデートで記述された、最先端のDRAM-DRAMによる読み出し障害軽減手法であるPer Row Activation Counting (PRAC)の最初の厳密なセキュリティ、性能、エネルギー、コスト分析について述べる。 メモリコントローラに定期的にリフレッシュ管理(RFM)コマンドを発行するように助言する以前の最先端技術とは異なり、PRACは新しいバックオフ信号を導入した。 PRACのバックオフ信号はDRAMチップからメモリコントローラに伝播し、メモリコントローラを強制する。 1)申し込みを中止し、 2) RFM コマンドを発行する。 その結果、RAMコマンドは定期的にではなく必要に応じて発行され、RAMのオーバーヘッドが減少する。 PRACを4段階に分けて分析する。 まず、PRACのセキュリティの最悪のケースを表す逆アクセスパターンを定義する。 次に,PRACの構成とセキュリティへの影響について検討する。 解析の結果,メモリに10回アクセスする前にビットフリップが発生しない限り,PRACをセキュアな動作に設定できることがわかった。 第3に、PRACの性能への影響を評価し、Ramulator 2.0を用いた以前の作業と比較する。 我々の分析によると、PRACは現在のDRAMチップの性能オーバーヘッドを13.4%以下に抑えるが、将来のDRAMチップの性能オーバーヘッドは63.2%に達する。 第4に,PRACの性能オーバーヘッドを増大させメモリ性能攻撃を行うためのアベイラビリティ・アベイラビリティ・アベイラビリティ・アベイラビリティ・アベイラビリティ・アクセス・パターンを定義し,DRAMスループットの最大79%,システムスループットの最大65%の低下を実証する。 PRACの今後のシステムへの影響と今後の研究方向性について論じる。 将来の研究を支援するため、私たちはhttps://github.com/CMU-SAFARI/ramulator2で実装とスクリプトをオープンソース化しました。

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